НАЦІАОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» КАФЕДРА НПІВПРОВІДНИКОВОЇ ЕЛЕКТРОНІКИ / Лабораторна робота №2 З курсу «Твердотільна електроніка, ч.2» на тему: «Дослідження статичних характреристик польових транзисторів»  Мета: дослідити статичні характеристики різних типів польових транзисторів та розрахувати їх основні параметри. Теоретичні відомості Iдеальна МДН-структура. Структура типу метал-дiелектрик-напiвпровiдник, що зображена на рис. 1, складається з металевого електрода-затвора (наприклад, Al), шару дiелектрика (наприклад, SiO2) завтовшки dok i напiвпровiдникової пластини (наприклад, p-Si). / рис.1 Вигляд в поперечному розрiзi МДН-структури Iдеальною МДН-структурою вважатимемо таку структуру, в якій виконуються такі умови. 1. Робота виходу електронiв з металу (Ам) i напiвпровiдника (Ан) однакова, тобто рiзниця робiт виходу Ам– Ан = еϕмн = 0. Для напiвпровiдника p-типу: Ам–Ан=еϕмн= eϕм-( χн+Eg/2 + EF)= 0. Для напiвпровiдника n-типу: Ам–Ан=еϕмн= еϕм-( χн+Eg/2 -EF) = 0, де Ам=еϕм – робота виходу електронів з металу, Ан=еϕн – робота виходу електронів з напiвпровiдника, χн – спорiдненiсть до електрона в напівпровіднику, Eg – ширина забороненої зони напівпровідника, EF – рівень Фермi в напівпровіднику щодо середини забороненої зони. / рис.2 Дiаграма енергетичних зон iдеальної МДН-структури Отже, якщо вiдсутня зовнiшня напруга (U=0), енергетичнi зони напiвпровiдника випрямленi (стан плоских зон). 2. За будь-яких змiщень структури заряд може iснувати тiльки в напiвпровiднику i однаковий за значенням, але протилежний за знаком на металевому електродi. 3. Вважаємо, що дiелектрик має безмежний опiр, тобто за постійного змiщення вiдсутнє перенесення носiїв заряду через дiелектрик. За таких умов дiаграма енергетичних зон iдеальної МДН-структури за U = 0 для кремнiю p-типу провiдностi матиме вигляд, показаний на рис. 2. Рiвнi Фермi в металi i напiвпровiднику збiгаються, а енергетичнi зони є плоскi. Вiдхилення вiд iдеальної моделi відбувається через такі причини. 1. Якщо рiзниця в роботi виходу електронiв вiдмiнна вiд нуля, то енергетичнi зони кремнiю в приконтактнiй дiлянцi викривляються. Якщо Ам<Ан електрони мають можливiсть перейти з металу в напiвпровiдник i металевий електрод заряджається додатно, вiдштовхує дiрки i зумовлює появу нескомпенсованих акцепторiв. У результатi цього біля контакту на поверхнi напiвпровiдника виникає ОПЗ, приповерхневий шар напiвпровiдника збiднюється дiрками, енергетичнi зони викривляються, як зображено на рис. 3. / рис.3 Дiаграма енергетичних зон МДН-структури при Ам<Ан Методика експерименту Дослідження статичних характеристик польових транзисторів здійснюється на лабораторному макеті, схему якого показано на рис. 4. Напругу на затвор і стік дослідження транзисторів подають через регульовані потенціометри від джерела постійної напруги. Напругу на затворі щодо витоку виміряють вольтметром V1, а напругу на стоці щодо витоку – вольтметром V2. Струм стоку виміряють блоком вимірювання струмів цифрового вольтметра / рис. 4 Принципова схема макета для дослідження статичних характеристик польових транзисторів Завдання та послідовність виконання роботи Ознайомитись зі схемою макета і перевірити правильність підключеня приладів. Дослідити вихідні статичні характеристики польового транзистора з керуючим p-n переходом (перемикачі у стані «1») і МОН-транзистора (перемикачі у стані «2»). Вимірювання провести за трьох фіксованих напруг на затворах транзисторів, змінюючи напруги на їхніх стоках у межах 0-9 В. Струм стоку під час вимірювання не повинен перевищувати 10 мА. Дослідити характеристики передачі за трьох фіксованих напруг на стоках транзисторів змінюючи напругу на затворах приладів у межах 0-5 В. Побудувати на основі експериментальних даних статичні характеристики транзисторів і визначити напругу відсічки Uвідс. Польового транзистора з керуючим p-n переходом За статичними характеристиками розрахувати вихідний опір, крутість характеристик і власний коефіцієнт підсилення за напругою польов...